Введение 3
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Ионные жидкости 5
ГЛАВА 2.МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 14
2.1 Метод ядерного магнитного резонанса 14
2.1.1 Методы исследования трансляционной молекулярной подвижности 16
2.1.2 Импульсные последовательности 18
2.2 Объекты исследования 21
2.3 Используемое оборудование 22
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ . 23
3.1 Исследование ионной жидкости в присутствии солей лития 23
3.2 Исследование ионной жидкости в присутствии солей лития и диэтилен
гликоль дибутилового эфира 33
Заключение 42
Постоянное выделение углекислого газа в атмосферу приводит к катастрофическим и необратимым процессам на нашей планете, таким как повышение уровня мирового океана, таяние льдов полярных шапок, загрязнение сельскохозяйственных угодий, наводнения и.т.п. В связи с этим, актуальным становиться задача создания эффективных устройств для хранения электрической энергии для транспортных и других технологических процессов, использующих углеводородное сырьё для осуществления своей деятельности. В этом контексте литий-ионные батареи привлекают внимание исследователей благодаря своей высокой плотности энергии, приемлемым циклом жизни, достаточно низкой саморазрядкой. Электролит является ключевым компонентом литий-ионной батареи, действующего в качестве проводника ионов. Самые распространенные электролиты это LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiFePO4, LiClO4, LiN (SO2F)2 и LiN (SO2CF3)2 в сочетании с органическими растворителями, такими как этиленкарбонат и диметилкарбонат. Разрабатываемые на основе ионных жидкостей электролиты должны обладать следующими свойствами:
• иметь широкое электрохимическое окно;
• обладать высокой ионной проводимостью;
• обладать высокой химической и тепловой стабильностью;
• химической инертностью к другим компонентам батареи, таким как электроды, сепаратор, клеточный упаковочный материал;
• безопасность в использовании, нетоксичность;
• экономичностью и возможностью вторичной переработки.
Большая исследовательская работа была проделана, чтобы идентифицировать электролиты, которые могли бы отвечать требованиям литий-ионных батарей. Однако, несмотря на приложенные усилия, поиск безопасных и эффективных электролитов остается актуальной задачей. В этой связи ионные жидкости обладают рядом физикохимических свойств, таких как высокая ионная проводимость, высокая химическая и электрохимическая стабильность, не воспламеняемость, не летучесть, высокая тепловая стабильность и широкий диапазон нахождения в жидкообразном состоянии.
Ионные жидкости являются солями, состоящими из катионов и анионов, которые являются жидкостями при температуре ниже 100°С. Ионные жидкости могут смешиваться с подходящими солями лития, чтобы создать электролит для литий-ионных батарей. Необычные свойства электролитов на основе ионных жидкостей делают их привлекательными в качестве альтернативных электролитов по сравнению с обычными органическими электролитами. Однако имеются и недостатки электролитов на основе ионных жидкостей. Например, достаточно высокая вязкость и стоимость ионных жидкостей, которые необходимо уменьшить, чтобы они были конкурентными с обычными органическими электролитами. Смешивание ионных жидкостей с органическими растворителями - это один из самых простых и лучших способов не только уменьшить вязкость и стоимость ионной жидкости, но также улучшить транспортные и электрохимические свойства электролитов.
Целью данной работы было исследование трибутилоктилфосфония бис(солицилато)боратной ионной жидкостью в присутствии соли лития и эфира дибутилдиэтилен гликоля в качестве органического растворителя. В работе исследовалась трансляционная подвижность составляющих полученного электролита в зависимости от температуры, концентрации некоторых компонент.
На основе полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:
1. установлено, что коэффициенты самодиффузии катиона, аниона и ионов лития монотонно уменьшаются при увеличении концентрации соли Li[BScB] в ионной жидкости и возрастают с увеличением температуры;
2. показано, что коэффициенты самодиффузии и энергии активации анионов и катионов ионной жидкости совпадают;
3. показано, что разбавление ионной жидкости органическим растворителем (дибутиловым эфиром диэтиленгликоля) приводит к увеличению коэффициентов самодиффузии всех компонент электролита;
4. показано увеличение кажущейся энергии активации всех компонент электролита с ростом концентрации соли Li[BScB];
5. сделано предположение об образовании ассоциатов из ионов в электролите, которые могут изменять свой гидродинамический радиус с увеличением концентрации соли Li[BScB].
